基于科學思維培養的初中物理教學研究

張兆華

摘 要：物理是一門重思維的學科，思維能力的培養意義重大，尤其是學生的科學思維會直接影響學生的物理學習效果，強化科學思維培養刻不容緩。文章針對初中物理教學，就如何滲透科學思維培養理念進行重點探討。

關鍵詞：初中物理;科學思維;培養理念;思維能力

中圖分類號：G633.7文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2019）36-0069-02

科學思維是初中物理學科素養培養的核心，是學生正確認識與掌握物理知識，提升物理解題能力的重要保障。然而，在當下的初中物理教學中，大多數教師只注重物理解題方法與技巧的教學，卻忽視了科學思維培養，影響了學生核心素養培養效果。因此，如何在初中物理教學中滲透科學思維培養理念值得深入探討。本文對基于科學思維培養的初中物理教學進行探究。

一、基于模型構建，培養分析能力

在初中物理教學中，理性思維培養是學生能否攻克物理這門學科的關鍵因素，而模型的建構則是有效發揮以及培養學生理性思維最為有效的手段。物理學科知識本身具有很強的抽象性，所涉及的問題也大都比較繁雜，增加了學生分析問題的難度。為了快速、準確地解決自己學習中所遇到的各種問題，學生需要靈活地掌握和運用一些“簡化”問題的方法。簡化的方法本質上就是對所遇到的物理問題進行抽象、概括，緊抓問題的核心要素，忽略其他不會對問題本質產生影響的干擾因素，并綜合這些要素構成一個完整的物理模型。在確定物理分析模型的基礎上，學生就可以相應地遷移以前所學的物理知識來解決物理模型中涉及的問題，最終達到求解物理問題的目的。實際上，學生在構建解決物理問題時所用物理模型的過程，就潛移默化地提升了分析問題的能力。

例如，在教學完杠桿部分物理知識后，物理教師可以為學生合理地設置一些富有啟發性的物理問題，引導學生將所學的杠桿知識應用于解決實際問題中，并讓學生在構建物理模型期間牢固掌握所學物理知識，如設置“在檢修汽車發動機的時候，修車師傅常常需要將汽車的引擎蓋打開，那么修車師傅在打開汽車引擎蓋期間運用了何種物理原理”等貼合學生生活實際的問題。針對這個問題，學生可能一時間想不到正確答案。教師可以設置一連串小問題，引導學生逐步掌握必要的物理知識，如“汽車上面的引擎蓋屬于何種杠桿類型”“在抬起汽車引擎蓋期間，引擎蓋重力發生了何種改變”“向哪個方向施加力才能達到最小值”等。教師借助問題串來引導學生思考，并逐步構建出圖1所示的杠桿物理模型，可以深化學生對于杠桿部分物理知識的理解與認識，使學生掌握簡化問題以及抽象概括物理模型的能力，達到培養學生理性思維和提升學生分析能力的目的，這對于培養學生的科學思維具有重要的意義。

二、基于問題設置，培養推理能力

推理能力是指學生利用已經掌握的知識與經驗，結合給定的條件與事實等，開展一系列邏輯運算與推導計算，最終基于特定事實給出正確的結論或判斷。在初中物理學習中，推理能力也是學生需要形成的一種重要科學思維，在引導學生解決問題，提高他們的問題解題能力方面的應用優勢非常顯著。在開展物理教學期間，教師要注意結合物理知識學習需求和課程授課目標，基于問題的科學設置來啟發學生思維，最終達到提升他們推理能力的目的，這對于促進學生物理學科素養發展同樣會產生積極影響。

例如，在教學“反射與折射”時，物理教師可以設置一些貼合日常生活實際的現象與事實的問題，如“夏季，我們經常看到大雨之后的天空中會出現一道美麗的彩虹，那么你們知道這道彩虹是如何形成的嗎”等，啟發學生利用所學的物理知識自主思考和解決問題，引導學生積極進行思考和開展推理。學生在思考一段時間后，會意識到彩虹的形成主要是空中雨滴折射陽光所形成的。如圖2，空中的雨滴在經過太陽光折射后會折射出不同顏色的單色光，之后各種不同顏色的單色光又經過空中雨滴的反射，以不同折射角度折射出去。此外，如圖3，空氣中雨滴的高度各不相同，使得不同雨滴折射后的太陽光在進入人眼的時候形成了不同的單色光，加之空氣中雨滴數量眾多，最終使人眼中進入了許多不同的單色光，這樣就可以使肉眼看到了空中的彩虹。

圖2 雨后“彩虹”的形成機理圖3 不同雨滴折射太陽光的情況

三、基于反思質疑，培養批判思維

批判性思維作為一種重要的科學思維，是指基于批判性觀念與態度，對于自身或者他人所提出的結論或觀點，進行邏輯嚴密、理由充分的論證，并進行大膽質疑和積極思考，確保可以搞清楚整個獨立分析的流程，這對于學生科學探究精神的培養會產生積極影響。因此，教師在物理授課期間要重視學生批判思維的培養。為了有效培養學生的批判思維，教師應有效結合學生的物理實際學習情況，引導學生在平時的學習中進行深入思考和大膽質疑，使學生在分析與解決問題期間可以培養批判性思維。

例如，在教學“平面鏡成像”時，物理教師可以基于“平面鏡成像規律”這個探究性實驗培養學生的批判性思維。首先，物理教師可以先將全班學生劃分成若干學習小組，引導各個小組中的成員在白紙上面順著蠟燭A和代替像蠟燭B邊緣畫圓（如圖4），之后再引導他們繪制出玻璃邊緣CD與C'D'。從各個學習小組所反饋的學習情況可知，學生所得到的數據無法證明“物與像到平面鏡的距離是一致的”，會思考是不是自己剛才的實驗方法有問題，或者本身的規律不合理。經過小組成員的共同討論，學生發現剛才實驗中的問題主要是由于物距測量與像距測量方面出現了問題。學生通過進一步與同學溝通與討論，最終確定正確、科學的物距和像距測量方法為：由于平面C'D'的反射光線比較弱，所以應該選擇CD當作反射面，測出CD面和A圓右端之間的距離當成物距，CD面與B圓左端的距離構成像距，這樣測定的時候可以確保數據測定的準確性。

四、基于思維導圖，培養科學思維

在當下的初中物理知識學習中，一個鍛煉學生思維能力，促進他們科學思維形成的方法就是思維導圖，這種思維工具有效地利用了歸納與演繹方面的知識，可以使學生按照既有的知識框架，在邏輯思維的引導下積極展開深入思考，并最終達到解決物理問題的目的。思維導圖本質上是一種將知識結構以更加形象、直觀的形式展現出來的思維工具，可以對思考的整個過程以及知識之間的相關性進行有效展現。所以，物理教師應靈活地運用思維導圖的邏輯性與系統性，培養學生的科學思維。

例如，在引導學生對“光學知識”進行回顧與復習期間，教師可以思維導圖的方式，為學生提供圖5所示的思維導圖，之后為學生列舉出一些日常生活中的典型實例，如湖泊中青山的倒影、河岸邊人看到水中魚、樹蔭下的光斑以及遙控器紅外線等，這些現象都遵從了反射規律。教師為學生展示相應的思維導圖，可以幫助學生更好地理解與掌握所學的光學知識，提高學生的學習效果，有效地促進學生科學思維的發展。

圖5 “光學”知識思維導圖

總之，科學思維培養是物理教學的核心，是決定學生能否攻克物理這門邏輯性和抽象性較強的學科的關鍵因素，最終決定學生物理學科素養的培養效果。在實際教學中，為了順利培養學生的科學思維，教師可以基于模型構建，培養學生的分析能力;基于問題設置，培養學生的推理能力;基于反思質疑，培養學生的批判思維;基于思維導圖，培養學生的科學思維，確保全面提升學生的物理學習效果。

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